«Исследование физических свойств твердых тел», методические указания к лабораторным работам, страница 23

Пьезомодули d прямого и обратного пьезоэффектов для одного и того же материала равны между собой. Если к такому пьезоэлектрику приложить переменное электрическое напряжение, то в нем, благодаря обратному пьезоэффекту, будут возникать механические колебания с частотой приложенного напряжения. Эффективность преобразования электрической энергии пьезоэлектрика в механическую определяется коэффициентом электромеханической связи

                                                                                    (20)

где Р_э – Электрическая мощность; Р_а – мощность механических колебаний, развиваемая пьезоэлектриком.

Коэффициент электромеханической связи зависит от вида пьезоэлектрика и колеблется в пределах 0,01-0,3.

Пьезоэлектрический эффект анизотропен, т.е. по-разному проявляется в различных направлениях. Если поляризация возникает в том же направлении, что и деформирующие механические усилия, то пьезоэффект окажется продольным, а если поперёк, то – поперечным.

Таким образом, пьезоэлектрики являются электромеханическими преобразователями, преобразующими механическую энергию в электрическую и наоборот, В соответствии с методом электромеханических замещений электрическим аналогом массы m является индуктивность L_M, электрическим аналогом гибкости С (или упругости S = 1/С) является емкость С_м (или 1/ С_м). Коэффициенту механических потерь r соответствует электрическое активное сопротивление R. С учетом этого эквивалентная электрическая схема пьезоэлектрика вблизи резонанса имеет вид, представленный на рис.3.

Рис.3. Эквивалентная схема пьезоэлектрика: С_м – механическая емкость; L_М – механическая индуктивность; R_ЭФ – эффективное сопротивление; С – статическая междуэлектродная емкость

На рис.4. представлено схематическое изображение пьезоэлемента, изготовленного на основе пьезоэлектрика.

Рис.4. Внешний вид пьезоэлемента:
1 – пьезоэлектрик; 2, 3 – электроды